Digibron cookies

Voor optimale prestaties van de website gebruiken wij cookies. Overeenstemmig met de EU GDPR kunt u kiezen welke cookies u wilt toestaan.

Noodzakelijke en wettelijk toegestane cookies

Noodzakelijke en wettelijk toegestane cookies zijn verplicht om de basisfunctionaliteit van Digibron te kunnen gebruiken.

Optionele cookies

Onderstaande cookies zijn optioneel, maar verbeteren uw ervaring van Digibron.

Bekijk het origineel

Laserstraal versnijdt dik metaal als boter

Bekijk het origineel

PDF Bekijken
+ Meer informatie
Print this document

Laserstraal versnijdt dik metaal als boter

Op maan gerichte lichtbundel bleek bij aankomst slechts tot drie km te zijn uitgewaaierd

7 minuten leestijd

„Nu moet het maar gebeuren", mompelt Jack, terwijl hij de anti-verblindingsbrjl opzet. Werktuiglijk tast zijn hand naar het paneel... De computer doet intussen zijn werk en tracht de allerlaatste koerscorrecties van het vijandelijke toestel nog te volgen. Én dan, als in een ondeelbaar ogenblik, gebeurt het: het ruimtevaartuig wordt verzwolgen in een baaierd van licht en vuur.

Het zou een passage kunnen zijn uit een science-fiction-boek. En het staat wel vast dat het woord "laser" bij velen de gedachte oproept aan een moorddadig wapen, waarmee zeer doeltreffend vijandelijke projectielen uit de lucht kunnen worden geplukt. Het zou ook wel eens kunnen zijn dat de "science" ten aanzien van de ontwikkeling van laserwapens inmiddels zo'n hoog peil heeft bereikt, dat we het woord "fiction" gevoeglijk kunnen weglaten. Maar hierover straks meer.

De eerste laser werd in 1960 door de Amerikaan Theodore Maiman ontwikkeld, op aanwijzing van C. H. Townes, die in de jaren vijftig baanbrekend werk op dit gebied heeft verricht. De straling uit een laser kenmerkt zich door een hoge intensiteit en vormt een smalle, zeer goed te richten bundel. Een indrukwekkende demonstratie van de onvoorstelbare precisie waarmee men een laserstraal kan sturen, werd geleverd in 1962, toen men een laserbundel op de maan richtte. Hoewel dit hemellichaam bijna 400.000 kilometer van de aarde is verwijderd, bleek de lichtbundel bij aankomst op de maan 'slechts' te zijn uitgewaaierd over een breedte van drie kilometer! En de intensiteit van het door de maan teruggekaatste licht was nog voldoende om het op aarde waar te nemen!
**************************************************************
De tekening geeft een (vereenvoudigd) beeld van de opbouw van de zogenaamde "robijnlaser" van Maiman. In het midden een staaf van het mineraal robijn. Robijn is niets anders dan de chemische verbinding aluminiumoxyde, met een lichte verontreiniging met chroom, die de stof ook zijn karakteristieke rode kleur geeft (dezelfde verbinding met een geringe toevoeging van titaan levert het blauwe mineraal saffier).

Om de staaf heen wentelt zich een flitslamp. Als hierop een hoge spanning wordt gezet, geeft de lamp een korte maar intense lichtflits. Hierdoor worden de chroomatomen in het robijn aangezet tot het uitzenden van —in dit geval— donkerrood licht. Dit is niet opzienbarend, maar het bijzondere bij de laserwerking is dat als een soort kettingreactie ook ander atomen hierdoor worden gestimuleerd tot het uitzenden van straling. In korte tijd is er in het robijn een 'lawine' van fotonen ontstaan ,die alle m dezelfde richting bewegen. Denk maar aan stenen op een berghelling: er hoeven er maar een paar te gaan rollen om er een heleboel in beweging te brengen.
Om net effect te versterken, zijn bij de uiteinden van de staaf spiegels aangebracht. Paniekerig snellen de fotonen hiertussen heen en weer, terwijl de intensiteit van de laserbundel verder toeneemt. Ten slotte is deze bundel zo energierijk geworden, dat de straling via'een van de spiegels, die half-doorlatend is, de laser verlaat.

Het woord "laser" wordt gevormd uit de beginletters van de woorden "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation", of vertaald: "Licht-versterking door gestimuleerde uitzending van straling", een uitdrukking waarvan de betekenis nu wel duidelijk zal zijn.
****************************************************

Gekanaliseerd licht

Waarin onderscheidt een laser zich nu van een gewone lichtbron? Nemen we een kaarsvlam. Een-vlam is niets anders dan een brandend gas. De straling die we zien (het licht) wordt uitgezonden door de atomen die zich in het gas bevinden en wel in de vorm van korte "lichtstootjes", die in meer geijkte taal "fotonen" worden genoemd.

Deze fotonen worden doorgaans op volkomen onvoorspelbare wijze uitgestoten: er is geen regelmaat te bespeuren. Maar omdat er zo veel fotonen tegelijk worden uitgezonden, zal er door deze massaliteit toch een vrij constante lichtstroom zijn. Bij een stortbui horen we immers ook niet de afzonderlijke druppels neerkomen, maar het geluid van de regen op het dak van de schuur nemen we als één roffel waar.

In een laser nu heeft men op de een of andere manier weten te bereiken dat deze chaotische lichtuitzending wordt 'gekanaliseerd'. Daarbij komt nog dat de laser-straling precies één kleur bevat, of anders gezegd: één golflengte. Bij dit het niet vanzelfsprekend is dat alle lasers zichtbaar licht uitzenden. Ai in 1967 werd de zogeheten koolzuur-laser ontwikkeld, die een krachtige infraroodstraal produceert: een soort onzichtbaar "licht" (door velen niet helemaal terecht "warmtestraling" genoemd), met een golflengte vap circa tien micrometer. Deze koolzuur-laser voldoet in de industrie uitstekend als las- en snij-instrument.

Weer andere lasers geven hun straling niet af als een sterke continue bundel, maar in snel opeenvolgende zeer krachtige flitsen: de gepulste lasers. Om een idee te geven van de enorme energie die een laser van dit type kan ontwikkelen: in de Verenigde Staten zijn gepulste lasers ontworpen met een vermogen van meer dan 50 terawatt! ("tera" betekent miljoen x miljoen) 

Toepassingen

De toepassingsmogelijkheden van de laser zijn legio. Wie kent niet het rode laatste dient te worden opgemerkt dat licht van de streepjescodelezer in warenhuizen? Daarvoor wordt een heiiumneon-laser gebruikt, een instrument dat ook in de landmeetkunde goede diensten bewijst.

In de techniek hebben lasers een vaste plaats veroverd. Intense laserstralen snijden door dikke metaalplaten als door boter. De warmteontwikkeling kan rotsen doen splijten en zo kan de laser zijn nut bewijzen bij het boren van tunnelgaten.

Anderzijds is de laser van onschatbare waarde als precisie-instrument. De eigenschappen van de laserstraal komen goed tot hun recht in onder andere de horloge- en diamantindustrie, voor het 'boren' van uiterst minieme gaatjes.
Op medisch terrein is de belangstelling voor de laser ook groeiende. Het dichtschroeien van wondjes, het wegbranden van gezwellen, het aan elkaar 'lassen' van losgeraakte delen van het netvlies — het kan allemaal met laserstralen.

Nog volop in ontwikkeling zijn de halfgeleiderlasers. Ze worden al toegepast in CD-spelers. In de toekomst zullen ze, dank zij hun geringe afmetingen, als "optische chips" een steeds grotere rol gaan spelen bij de toepassing van glasvezelverbindingen.
Het meest tot de verbeelding sprekend is wel het gebruik van de laser op militair gebied. Het verhaal gaat dat Archimedes in het jaar 212 voor Chr. de Romeinse vloot die Syracuse belegerde, in brand heeft gestoken door er met behulp van spiegels een intense bundel zonlicht op te richten. Wat hiervan ook waar moge zijn, nog niet zo heel lang geleden heeft de Griekse ingenieur loannis Sakkas met een proef aangetoond dat het verhaal niet zonder meer naar het rijk der fabelen mag worden verwezen.
Momenteel worden door de grootmachten miljarden besteed aan militaire projecten op het terrein van laseronderzoek. In de jaren zeventig was er al enige consternatie na de —wat overhaaste— conclusie van Amerikaanse defensiefunctionarissen dat een spionagesatelliet van de Verenigde Staten door een Russische laser onklaar was gemaakt; later bleek er een andere oorzaak te zijn geweest. Maar misschien zijn de technische mogelijkheden voorhanden om met behulp van een krachtige laser het gevoelige elektronische systeem van satellieten te ontregelen. Ook kunnen lasers worden ingezet bij de afweer tegen raketten. Of, zoals een Amerikaanse senator het uitdrukte: „We hebben nu de mogelijkheid om wapens te ontwikkelen die uitsluitend zijn bestemd om de wapens te vernietigen die vernietigend zijn voor de mensheid".
In zowel Oost als West is de ontwikkeling van laserwapens in volle gang. De Amerikanen beschikken onder andere over de bijzonder sterke Miracl (Mid Infra Advanced Chemical Laser — hoe verzinnen ze het!), waarmee al een zich met tweemaal de geluidssnelheid voortbewegende raket is onderschept.

Supersnel

Juist.vanwege de grote snelheid waarmee de laserstraal zich voortplant, is het gebruik van laserwapens zo aantrekkelijk. Een simpele berekening leert namelijk dat wanneer het laserlicht een afstand van tien kilometer moet overbruggen, de raket intussen slechts een paar centimeters aflegt!

Maar er zijn nog wel problemen. Gevechtslasers hebben nogal te kampen met turbulentie in de lucht en atmosferische storingen, waardoor de straal gaat divergeren en derhalve aan kracht inboet. Onderzoek blijft .zodoende vereist. In de dertig jaren-van zijn bestaan heeft de laser —wel eens „de uitvinding van de eeuw" genoemd— de reputatie van vernietigende straal en precisie-instrument weten op te bouwen. Behalve voor mogelijk defensief gebruik, zullen de eigenschappen yan de laser ongetwijfeld op nog veel andere, vreedzamer toepassingsgebieden benut worden.

Deze tekst is geautomatiseerd gemaakt en kan nog fouten bevatten. Digibron werkt voortdurend aan correctie. Klik voor het origineel door naar de pdf. Voor opmerkingen, vragen, informatie: contact.

Op Digibron -en alle daarin opgenomen content- is het databankrecht van toepassing. Gebruiksvoorwaarden. Data protection law applies to Digibron and the content of this database. Terms of use.

Bekijk de hele uitgave van vrijdag 22 september 1989

Reformatorisch Dagblad | 24 Pagina's

Laserstraal versnijdt dik metaal als boter

Bekijk de hele uitgave van vrijdag 22 september 1989

Reformatorisch Dagblad | 24 Pagina's

PDF Bekijken